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北京邮电大学 硕士学位论文 通信电源系统中谐波治理的研究 姓名：任丽涛 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：王玉良 20090510 通信电源系统中谐波治理的研究 摘要 通信电源就是向通信设备提供供电能源的设备总称。由于程控数字通 信设备是利用计算机控制的设备，数字电路工作速度高，对瞬变和杂音电 压十分敏感，因此对供电质量要求很高，主要有以下三点：一是要求电压 波动，杂音电压及瞬变电压应小于允许范围；二是不允许电源瞬间中断， 因为通信信息存储在存储器中，所有的存储单元都有双套装置，如电源瞬 时中断，两套平行工作的存储器同时丢失信息；三是要求供电设备自动工 作性能好，做到少人维护或者无人维护。 本文就通信机房内谐波产生的原因以及谐波对通信设备的危害进行了 详细的分析，并列举了目前解决谐波的几种方案。并在实践中应用具体方 案对两套u p s 设备进行了治理，并就治理前后设备运行数据进行了测量。 由于通信局房内安装有大量的u p s 、整流设备及变频空调等非线性设 备，致使供电系统中产生了较多的谐波，过多的谐波严重影响了供电系统 电能质量，并对现网运行的相关设备产生危害，同时谐波通过在供电系统 内流动发热，浪费电能，所以需对通信局房供电系统进行谐波治理。 现有需要进行谐波治理的机房，建议采用分散治理和区域治理相结合、 有源治理与无源治理相结合的方法，即在u p s 系统和开关电源系统交流输 入屏前并联有源滤波器。u p s 设备采用闭环三相三线制，开关电源设备采用 闭环三相四线制，从而有效减小谐波对通信电源系统的污染。对于部分机 房也可采用并联无源滤波器或集中治理的方法，变压器低压侧集中治理采 用闭环三相四线制。 论文最后对治理效果进行了分析和总结。 关键词：谐波滤波器u p s 通信电源 t e l e c o mp o w e rs y s t e m h a r m o n i c ，a v ec o n t r o lr e s e a r c h a b s t r a c t c o m m u n i c a t i o np o w e rs y s t e mi st h em e a n i n go ft h ed e v i c e sw h i c hs u p p l y e n e r g yt oc o m m u n i c a t i o ns y s t e m b e c a u s ep r o g r a m c o n t r o l l e de x c h a n g ed e v i c e s u s ec o m p u t e r , w h o s ed i g i t a lc i r c u i tw o r k sv e r yf a s ta n di ss e n s i t i v et ov o l t a g e t r a n s i e n t sa n d n o i s e ， i t n e e d s h i g hq u a l i t yp o w e rs u p p l y f i r s t ， p r o g r a m c o n t r o l l e de x c h a n g ed e v i c e sr e q u e s tl o wv o l t a g ef l u c t u a t i o n ，n o i s e v o l t a g ea n dv o l t a g et r a n s i e n t s s e c o n d t h e ya l l o wn oi n t e r r u p t i o ni np o w e r s u p p l ys y s t e m b e c a u s ea l lt h ei n f o i r m a t i o no fc o m m u n i c a t i o ns y s t e ms t o r ei n t w om e m o r yd e v i c e s ，i fp o w e rs u p p l e m e n ti n t e r r u p t ，m e m o r yd e v i c e sw i ll l o s e t h ei n f o r m a t i o na t t h es a m et i m ea n dc a nn o tb er e s t o r e d t h i r d p r o g r a m c o n t r o l l e de x c h a n g ed e v i c e sr e q u e s tg o o da u t o m a t i c a l l yp e r f o r m a n c e o fp o w e rs u p p l yd e v i c e s ，w h i c hn e e dt or e a c ht h el e v e lo ff e wm a i n t e n a n c eo r e v e nn om a i n t e n a n c e t h i sp a p e ra n a l y z e st h er e a s o no ft h eh a r m o n i cw a v eg e n e r a t i o ni n c o m m u n i c a t i o nd e v i c er o o ma n dt h eh a r mo ft h ew a v et ot h ec o m m u n i c a t i o n d e v i c e t h e ni tl i s t ss o m em e t h o d st or e s o l v eh a r m o n i cw a v ep r o b l e m s t h i s p a p e ra l s ou s e ss p e c i f i cm e t h o d st or e s o l v et h ep r o b l e mo ft w ou p s i np r a c t i c e ， a n dc o l l e c t sd a t ab e f o r ea n da f t e rt h ed e v i c e si sr e s o l v e d b e c a u s ec o m m u n i c a t i o ns t a t i o nh a sm a n yu p s ，r e c t i f i e ra n di n v e r t e ra i r c o n d i t i o n e lt h e yg e n e r a t et o om u c hh a r m o n i cw a v e h a r m o n i cw a v es e v e r e l y a f f e c t st h eq u a l i t yo fp o w e rs u p p l ys y s t e m ，a n de n d a n g e r st h er e l a t i v ed e v i c ei n u s e d a tt h es a m et i m eh a r m o n i cw a v et h a tf l o w st h r o u g ht h ep o w e rs u p p l y s y s t e mc a ng e n e r a t eh e a ta n dw a s t ee l e c t r o n i cp o w e r ，s ow en e e dt oi m p r o v et h e h a r m o n i cw a v eo fp o w e r s u p p l ys y s t e mi nc o m m u n i c a t i o ns t a t i o n t oi m p r o v et h eh a r m o n i cw a v ei nm a c h i n er o o m is u g g e s tt h a tt h e g o v e r n a n c ec o m b i n ew i t hd e c e n t r a l i z e da n dr e g i o n a l ，a n dt h em a n a g e m e n t c o m b i n ew i t ha c t i v ea n dp a s s i v e i tm e a n st h a tw ec a np a r a l l e la c t i v ef i l t e ri n f r o n to ft h ea c i n p u ts c r e e ni nu p sa n ds w i t c h i n gp o w e rs u p p l ys y s t e m u p s d e v i c eu s e s c l o s e d l o o pt h r e e p h a s e t h r e e - w i r e s y s t e m s w i t c h i n gp o w e r s u p p l ys y s t e mu s e sc l o s e d 1 0 0 pt h r e e p h a s ef o u r - w i r es y s t e m a f t e ru s i n gt h e m e t h o d ，t h ep o l l u t i o no fh a r m o n i cw a v ei nc o m m u n i c a t i o np o w e rs y s t e mw i l lb e s u b s t a n t i a l l yr e d u c e d w | ec a na l s ou s ep a r a l l e lp a s s i v ef i l t e ro rf o c u so n g o v e r n a n c ei no t h e rm a c h i n er o o m s t h ef o c u so ng o v e r n a n c ei nl o w - v o l t a g e s i d eo ft r a n s f o r m e ru s ec l o s e d 1 0 0 pt h r e e p h a s ef o u r - w i r es y s t e m a tt h ee n do ft h i s p a p e r ，ia n a l y z e a n ds u m m a r yt h ee f f e c to ft h e i m p r o v e m e n t k e yw o r d s ：h a r m o n i cw a v em e t h o d u p ss w i t c h i n gp o w e rs u p p l y c o m m u n i c a t i o np o w e rs y s t e m i i i 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，但含有公司的一些网络建设原则。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：日期： 关于论文使用授权的说明 我完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学 位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密 的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释： 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：旌函遗 1 7 1 势i ： 导师签名：日期： 北京邮l 乜人学工程硕一 ：论文通信i 乜源系统中许波治理的研究 第一章绪论 1 1 通信电源 1 1 1 通信电源的概念 通信电源就是向通信设备提供供电能源的设备总称。通信电源系统是由交流供电系 统、直流供电系统和接地系统组成，主要包括变电设备、换流设备、蓄电池、配电设备 和发电装置等。变电设备是将高压市电通过变压器变换成交流低压市电作为通信设备的 主要电源；换流设备是将交流电变成直流电获将直流电变成交流电；蓄电池是可存储电 能的化学电源，在市电停电时使用；配电设备包括交流配电设备和支流配电设备，用以 将交、直流电源分路共给各种通信设备。 1 1 2 为什么要使用通信电源： 由于程控数字通信设备是利用计算机控制的设备，数字电路工作速度高，对瞬变和 杂音电压十分敏感，因此对供电质量要求很高，主要有以下三点：一是要求电压波动， 杂音电压及瞬变电压应小于允许范围；二是不允许电源瞬间中断，因为通信信息存储在 存储器中，所有的存储单元都有双套装置，如电源瞬时中断，两套平行工作的存储器同 时丢失信息；三是要求供电设备自动工作性能好，做到少人维护或者无人维护。 1 1 3 为什么要进行通信电源系统的谐波治理 由于通信局房内安装有大量的u p s 、整流设备及变频空调等非线性设备，致使供电 系统中产生了较多的谐波。过多的谐波严重影响了供电系统电能质量，并对现网运行的 相关设备产生危害，同时谐波通过在供电系统内流动发热，浪费电能，所以需对通信局 房供电系统进行谐波治理。 1 2 论文纲要及主要内容 1 2 1 各级规范对谐波治理的要求 按照中国移动通信集团网络设备维护规程对于柴油发电机组保障负荷系统中的 谐波含量，要求其谐波电流有效值不大于柴油发电机组额定电流的5 ，谐波电压畸变 率不大于5 ，否则需对其进行相应的谐波治理。 对于变压器要求其谐波电流有效值不大于变压器额定电流的5 ，谐波电压畸变率 不大于5 。否则需对其进行相应的谐波治理或降容使用。 北京邮电人学- t 程硕i ：论文 通信电源系统中游波治理的研究 对于各级交流系统输入端，要求其产生的谐波电流不大于额定电流的1 5 ，谐波电 压畸变率不大于5 ，否则将检验其电缆容量降容后是否满足要求，如不满足则需对其 进行相应的谐波治理或更换电缆。 根据电容装置接入处的背景谐波情况，选择合适的串联电抗器抑制系统谐波。 1 2 2 谐波治理目标 移动通信局站通过采取措施，对局站内电源系统谐波进行治理后，达到电网中的电 压总谐波畸变率t h d u 干式变压器： 下面统计在变压器额定容量下，不同谐波电流总畸变率对变压器温升的影响( 以现 移动通信局站f 等级变压器为例，其允许温升为1 0 0 k ) 。 环境平均温度为3 0 ，只考虑基波电流情况下，四种容量的变压器在不同负载率下 的温升变化如下表： 表5 1变压器在不同负载率下的温升变化( 基波) 容量( k v a )负载率为 负载率为 负载率为 负载率为负载率为负载率为 1 0 0 ( k )9 0 ( k )8 0 ( k )7 0 ( k )6 0 ( k )5 0 ( k ) 1 6 0 01 0 08 4 57 0 05 6 54 4 23 3 0 1 2 5 0 1 0 0 8 4 57 0 o5 6 54 4 23 3 o 6 3 01 0 08 4 57 0 o5 6 54 4 23 3 o 5 0 01 0 08 4 57 0 05 6 54 4 23 3 0 ( 注：该数据由顺特变压器提供) 平均环境温度为3 0 。c ，变压器在额定负载( 1 0 0 负载) ，在谐波电流总畸变率为 5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 时温升的变化如下表： 北京邮i 乜人学t 程硕1 ：论文通信电源系统中游波治理的研究 表5 - 2变压器在不同谐波含苗卜的温升变化 在不同喈波电流总畸变率卜的温升 容量( k v a ) 畸变率为5 ( k )畸变率为1 0 ( k ) 畸变率为1 5 ( k )畸变率为2 0 ( k ) 1 6 0 01 0 8 2 11 1 8 6 71 3 1 2 61 3 9 9 8 1 2 5 01 0 8 2 l1 1 8 6 71 3 1 2 61 3 9 9 8 6 3 01 0 8 2 11 1 8 6 71 3 1 2 61 3 9 9 8 5 0 01 0 8 2 11 1 8 6 71 3 1 2 61 3 9 9 8 ( 注：该数据由顺特变压器提供) 由表5 - 1 我们可以得出，在不同负载下，f 等级变压器只考虑基波的情况下，离1 0 0 k 温升所剩余的温升量如下表： 表5 - 3 变压器在不同负载率下的温升剩余量 容量( k v a ) 负载率为 负载率为负载率为负载率为负载率为负载率为 1 0 0 ( k )9 0 ( k )8 0 ( k )7 0 ( k )6 0 ( k )5 畅( k ) 1 6 0 0o1 5 53 0 04 3 55 5 87 7 0 1 2 5 001 5 53 0 04 3 55 5 87 7 o 6 3 0o1 5 53 0 o4 3 55 5 8 7 7 0 5 0 0o1 5 53 0 o4 3 55 5 87 7 o 由表5 2 我们可以得出，在变压器额定容量下不同谐波含量时，f 等级变压器所产 生的温升提高量如下表： 表5 - 4变压器在不同谐波含量下的温升提高量 住不同谐波电流总畸变率f 的温升 容量( k v a ) 畸变率为5 ( k )畸变率为1 0 ( k ) 畸变率为1 5 ( k ) 畸变率为2 0 ( k ) 1 6 0 0 8 2 l 1 8 6 73 1 2 63 9 9 8 1 2 5 08 2 11 8 6 73 1 2 63 9 9 8 6 3 0 8 2 11 8 6 73 1 2 63 9 9 8 5 0 0 8 2 1 1 8 6 73 1 2 63 9 9 8 北京邮l 【1 人学丁程硕i ：论义通信l 也源系统中谐波治理的研究 通过对表5 3 和5 4 数据分析，环境平均温度为3 0 ，结合f 型变压器温升1 0 0 k 的性能，不同谐波电流总畸变率( 谐波电流总畸变率指在变压器额定负载下，其谐波的 含量比) 对变压器实际使用容量的影响如下表： 表5 - 5谐波对变压器使刚容鲑的影响 在不同i 皆波电流总畸变率f 的容量变化 变压器额定容量 下降百分比 畸变率为5 l 畸变率为1 0 i 畸变率为1 5 i 畸变率为2 0 5 l1 1 l1 9 i2 3 因此，在实际使用中，为保证变压器温升、 油浸式变压器： 对油浸式变压器可根据a n s i i e e e 标准( 3 5 7 1 2 0 0 1 9 8 7 “对油浸配电、电力和调节 变压器的基本要求”参照执行，其对运行于谐波环境下的油浸提出下列限制： ( 1 ) 额定负载下，电流总谐波畸变率不超过5 。 ( 2 ) 空载时，稳态电压有效值不超过额定值的1 1 0 ；额定负载时电压有效值不超 过额定值的1 0 5 。 5 2 3 谐波含量对电力电缆的影响 通信机房中存在着大量的电力电缆路由，交流电源系统中的谐波电流会导致相线和 中线的过载，并使电缆发热，产生电能损耗，影响其使用寿命和减少载流量。 在一根四芯或五芯电缆中，假设负荷是平衡和线性的，只有三个芯有电流。在负荷 不平衡但呈线性时，中性线将有不平衡电流流过，如果相线没有过载，则电缆中的全部 1 4 北京邮i 【1 人学t 程硕l ：论文通信电源系统中i 躜波治理的研究 热损耗将不会过量。但如果负荷是非线性的，则中性线谐波电流值约等于相线谐波电流 的3 倍，因此中性线电流会对热损耗以及三个相线电流产生影响，在电流畸变情况下， 由于热效应在导线中的热量耗散与典型的线性负荷条件相比大很多，因此导线的载流量 下降很大，特别是中性线。 除非知道负载电流的实际或理论波形，否则无法计算出中线电流的绝对值。然而可 以大约推断出，如果负载为计算机这样的l t 设备，中线电流最大可达到1 6 1 倍的相线 电流，在可控硅高控角的最坏情况下，即低直流电压时( a 6 0 。) ，可能最大达到相线电 流的1 7 3 倍。 解决问题的最简单办法就是为电缆的载流量乘以适当的校正系数，在i e c 6 0 3 6 4 - 5 5 2 的附件d 也给出了怎样选择适当降容系数的方法。为了简单起见电缆推荐的 降容系数如下： 表5 - 6电缆降容系数 电流总谐波畸变率t h d i 基于相线电流的选择值基于中线电流的选择值 m 1 51 o o 1 5 3 3 0 8 6 3 3 4 5o 8 6 4 5 1 0 0 对于含有1 5 或以下3 * n 谐波的相电流，本指导意见建议可不增大中线截面，在 这种情况下，中线电流最大可能会达到相线电流的4 5 ，与通常电缆的额定值相比，生 成的热量增加了6 。这种额外的热量通常是可以容忍的，除非电缆安装通在风很差的 地方，或者附近还有其它热源。例如，在电缆敷设空问有限时需要考虑个额外的安全 裕量。 对于含有1 5 至3 3 3 * n 谐波分量的相电流，中线电流可能会与相线电流接近， 电缆必须考虑0 8 6 的降容系数。 如果相线电流中的3 * n 次谐波分量超过3 3 ，应该基于中线电流选择电缆。对于 含有3 3 4 5 谐波的相线电流，由中线电流决定电缆截面，但需要乘以o 8 6 的降容系 数。在3 * n 次谐波电流为4 5 时，按照中线电流，即相线电流的1 3 5 选择电缆额定值， 并乘以0 8 6 的降容系数。 1 5 北京邮i u 人学t 程硕。i ：论文通信i 乜源系统中游波治理的研究 对于更高的3 * n 次谐波分量，例如5 7 ，典型的最坏情况，电缆的截面仅由中线 电流决定。 因此，在电缆中的谐波电流要求控制在其电缆额定载流量1 5 以内，如谐波电流超 过其电缆额定载流量1 5 ，则建议： ( 1 ) 更换更大截面的电缆或增加电缆并联条数。 ( 2 ) 对该系统供电回路进行谐波治理，使其谐波电流控制在其电缆额定载流量1 5 以内。 5 2 4 谐波含量对断路器的影响 谐波电流对配电系统中的断路器造成不良影响，通过提高断路器的温升使基波电流 承载能力有所降低，温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。电子型脱扣装 置根据电流的有效值( r m s ) 而动作，而谐波电流存在提高电流有效值较小( 4 0 谐波电 流含量仅提高电流有效值7 7 ) 。热磁脱扣型断路器，是根据电流峰值来动作，而此种 型式的脱扣装置会因馈线供电给非线性负载而导致不正常跳闸，谐波电流导致其误动作 影响比电子型脱扣型大。 根据g b l 4 0 4 8 2 2 0 0 1 或i e c6 0 9 4 7 2 ：1 9 9 7 “低压开关设备和控制设备”相关规定： 由谐波引起的非正弦电流抗扰度，试验电流在如下谐波成分下，电流骤降和电流分断时 的抗骚扰能力应能符合要求： ( 1 ) 三次谐波试验和峰值系数 试验电流规定如下： 基波分量的7 2 3 次谐波基波分量的8 8 峰值系数：2 0 0 2 ( 2 ) 五次谐波试验和峰值系数 试验电流规定如下： 基波分量的4 5 5 次谐波基波分量的5 5 峰值系数：1 9 0 2 1 6 北京邮电人学下程硕i ：论文 通信l 乜源系统中请波治理的研究 ( 3 ) 复合谐波试验和峰值系数 三次谐波： 6 0 五次谐波： 基波分量的 1 4 七次谐波： 7 峰值系数2 1 由3 得：测试数据为电流总谐波畸变率6 2 ，断路器仍能正常工作。 因此，在移动通信局房供电系统中，一般情况下其电流总谐波畸变率t h d i 均小于 6 0 ，因此有关谐波对断路器相关指标影响在本指导意见中暂不考虑。 5 2 5 谐波含量对电子设备的影响 谐波的存在，会使控制设备损坏或出现误动作的几率大大增加。电力电子设备对供 ， 电电压的谐波畸变很敏感，如可编程控制器( p l q ，尖锋电压将直接导致其误动作。通 常要求总谐波电压畸变率d v ) 小于5 ，且个别谐波电压畸变率低于3 ，较高的畸 变量可导致控制设备误动作。 因此，对于各个交流系统谐波电压而言，必须要求治理到5 以下。 5 2 6 谐波含量对电容器的影响 在含有谐波源的供电系统中，无功补偿用并联电容器组的投入运行，一方面由于其 谐波阻抗小，系统高次谐波电压会在其中产生显著的高次谐波电流，使电容器加热，严 重影响其使用寿命，另一方面，会引起系统谐波电流和电压的放大，发生谐振，造成电 容器损坏或无法工作，还会危及附近其它电气设备的安全；因此必须采取一定的措施， 抑其谐波的放大作用，在并联电容器回路中串联电抗器。 应合理选择电抗器，使电容器与串联电抗器相匹配，必须了解电容装置接入处母线 的背景谐波，电抗器选择可参考如下： ( 1 ) 当电容装置接入处的背景谐波为3 次，且含量接近或超过表4 2 谐波电流允 许值，宜选用1 2 串联电抗器。 ( 2 ) 当电容装置接入处的背景谐波为3 次、5 次为主，且二者含量均较大( 其中之 一已接近或超过表4 2 值) ，宜选用1 2 与4 5 6 两种电抗器混装方式。 1 7 北京i l i j i 【i 人学_ j 程顾l ：论义 通信哇三源系统中谐波治理的研究 ( 3 ) 当电容装置接入处的背景谐波为3 次、5 次为主，3 次谐波含量较小，5 次含 量较大，宜选用5 6 串联电抗器。 ( 4 ) 当电容装置接入处的背景谐波为5 次及以上为主，且5 次含量较大，宜选用 6 串联电抗器。 对于采用串联电抗器来治理谐波的配电系统，其低压电容需考虑耐压。 v c = v s + v l + v h v c 为电容耐压值；v s 为系统电压；v l 为电抗器电压；v h 为背景谐波电压。 对于采用6 电抗器，系统电压为4 0 0 v ，背景谐波主要为3 、5 、7 次谐波( 1 0 5 ) ， 其电容器耐压至少要大于4 0 0 + 4 0 0 * 6 + 4 0 0 * 1 0 5 - 4 6 6 v 。 5 3 谐波治理的总体要求 在对通信局站各电源系统谐波含量进行测试，在测试数据基础上，结合5 2 的相关 设备及器件对谐波含量指标要求，确定通信局房供电系统谐波治理的总体要求，明确供 电系统各环节谐波含量治理门限值，具体谐波含量门限要求如下： 表5 - 7供电系统谐波含量门限值要求 谐波含量治理门限值 设备、器件 t h d vt h d i 变压器5 5 柴油发电机组5 5 电力电缆 5 1 5 备注：谐波含量治理门限值中电流谐波畸变率t h d i 指所需治理设备、器件在额定 容量下，其允许谐波畸变率值，测试中所取得谐波畸变率的测试值应根据测试电流有效 值换算之所测设备、器件的额定电流值下，其谐波含量的比值。 通信局房的谐波治理，应根据供电系统谐波含量门限值的要求，科学合理的评估电 源系统谐波污染对系统各主要设备、器件运行能耗及安全的影响，确定谐波治理方案和 采取治理措施，具体措施可参照以上分析。 1 8 北京邮i 【i 人学t 程顾j ：论文通信电源系统中谐波治理的研究 5 4 谐波治理后应达到的目标 移动通信局站通过采取措施，对局站内电源系统谐波进行治理后，其电网中的电压 总谐波畸变率t h d u 7 6 a 。 考虑1 - 1 2 的冗余量，建议选取1 0 0 a 容量的有源滤波器。 7 2 技术性能要求 ( 1 ) 使用环境条件： 安装地点：户内 海拔高度：、 保证滤波器的通风和室温，室温不可超过4 0 度。 有源滤波器具有过载保护功能，当系统中的谐波电流大于有源谐波滤波器的治 理能力时，不能出现过载烧毁等故障，不影响系统中其它设备的j 下常工作，不 危害电网系统安全。 有源滤波器必须通过注入电流的方式来消除谐波，内部应有保护措施，如果滤 波器内部发生短路等故障，能够自动进行保护，退出注入电流的工作状态，而 北京邮电人学t 程颂i j 论文通信l u 源系统中谐波治理的研究 不至于给外部的电源系统造成影响。应能在市电油机电切换、停徕电切换时， 自动恢复运行。 滤波器柜的板材宜采用进口敷铝锌板，内部部件应具有阻燃特性。 箱柜的防护等级为i p 2 0 以上，其颜色与外形尺寸应满足业主需求，颜色提供色 板。 有源谐波滤波器应采用并联型有源滤波，而且应能方便地通过并联实现扩容， 滤波器能直接控制其滤波效果，不会产生因测量误差产生的额外畸变。 有源谐波滤波器的使用寿命必须达到2 0 年以上。 设备商必须提供所用产品在国内已使用现场的测试报告，安装操作手册。 为便于用户系统安装维护，不得采用专用c t ( 采用开口c t 除外) 。 7 4 有源滤波器的安装条件 每台有源滤波器需要通过互感器( 2 个或3 个) 检测电网中的谐波，同时需要一个 断路器为有源滤波器供电。 所以在工程建设中必须具备以下条件： ( 1 ) 查勘谐波治理点的现有互感器是否可以利用( 有外引端子) ，如果不能利用是 否有加装互感器的位置。 ( 2 ) 确定是否有备用断路器，如果没有是否可以通过扩容、改造实现。 ( 3 ) 查勘谐波测量点附近是否有位置安装有源滤波器设备。 3 1 北京邮l 乜人学t 程坝1 ：论文通信l 乜源系统中游波治理的研究 第八章谐波测量方法及测量仪器 ( 1 ) 谐波电流测量方法 谐波测量的主要数据为电流总谐波畸变率t h d i 。测量方法如下： 如果局房楼变压器低压进线柜内有智能综合仪表可以从仪表中读出数值。如果没有 安装智能仪表可通过以下测量： 谐波电压( 或电流) 测量应选择在电网正常供电时可能出现的最小运行方式，且应 在谐波源工作周期中产生的谐波量大的时段内进行。当测量点附近安装有电容器组时， 应在电容器组的各种运行方式下进行测量。 测量的谐波次数一般为第2 到第1 9 次，根据谐波源的特点或测试分析结果， 可 以适当变动谐波次数测量的范围。 需要配置电能质量测试工具，比如：f l u k e4 3 5 系列电能质量分析仪。 谐波测量点选择：集中治理测量点为变压器低压侧总输出母线处；区域治理或就 地治理方式测量点为治理点处。 谐波测量的数据应取测量时段内各相实测值的9 5 概率值中最大的一相值，作为 判断谐波是否超过允许值的依据。 注：为了实用方便，实测值的9 5 概率值可按下述方法近似选取：将实测值按由大 到小次序排列，舍弃前面5 的大值，取剩余实测值中的最大值。 ( 2 ) 谐波电流测量仪器 谐波测量数据的取得必须借助于有效的测量仪器。仪器的功能和准确度应满足电 能质量公用电网谐波( g b 厂r1 4 5 4 9 1 9 9 3 ) 之要求。谐波测量仪器一般选择为电能质 量分析仪，比如f l u k e4 3 5 系列电能质量分析仪。 北京押电太学工程颤论文逋精电潭系缝中谐渡镕4 的研宄 第九章谐波治理效果评估 通信局房在进行谐波治理前后，应进行谐波治理效果评估，评估内容可参照如下： 试点机房通过有源滤波器在末端治理的测试，得出以下对比数据： 1 、u p s 系统 在一套6 脉冲整流2 5 0 k v a ( 1 + 1 ) 系统的u p s 输入端前并联有源滤波器，在此u p s 系统低配空开输出倒用f l u k c 4 3 5 仪表测量有源滤波器投入前和投入后的各个电能参数 得出以下对比数据。 1 1 图形数据 项 滤波器投 前滤波嚣投 后 目 。毖! 警粤掣 氍薅鞠嘲 ”ne 电 流 波 形 挂鲤鳟一管锄鹣盈翻黼! 鼍 西鞋f 萄t | n 删醮艘疆镯k 擅l m _ 瞄 嘲i i i 啊皿i 蛆e 口l l 帅 # ! 8“ o 。 广、 、 。、 j 电 j j j jn 榔 一 l 和 压 、 、 ， 、 ! 波 形 ， 1 ， i 4 瓢肖。一1 0 二? f 。 m l 蝴辩k 1 - 秣逼翎乳幽即 曲由 托京螺电大学i 程硬士论i 电压吨硫，领率 电压，电流懂率 “i口0 口- 1 3 1# l 3 ih 壹 u r 曙3 9 f 正3 吼m 船1 3 5 n 斟u 憎虢0 03 街5 7 z 笛咖 u 5 5 7 】& 柏耐4坨u 出$ 明! 日21 h 7t i 鑫 盱1 惦l j 4f 埔n*“4i4 3i “n 5 1 1 0 1 7n l 霸2 萋 uh l 3h rr _ 5蓖i2 越2 l s 1 3r r 笛1 9 8i 靶f 6 s9 r 哦翻2 蜘z b 41 7 咩硪4 0 f 瞄3 7 i3g73l 舶n 口1 3 1 0i5 1t 5 3n 鍪 i i i 一 备l 1 下9 骂 一。1 _ ；_ _ ro ! “ 十 功率和电毖 功牢和电能 i 0 口_1 日- l 3 【3 功 勰5d i33 3 7i 哪盯玎4 l 乱o k 诵4 7 44 9 , 0椰1 4 牲椭4 1 5n l 4 馆i a 竹 麦 ml * i t tmt6 , 3t t t5 1 mn 9 8 阡碰0 9 1 8 0 9 i n 盯4m 銎 a r _z 1 0a 1 7a i dr r 瞄l 蓝1 9 31 9 7 l 3口 雾 u d m 日z * 5u “e 3 日m z n l ii i ni i ；_ 茹s “一- ，l 囊麴岛 l i “i 薅霍鳖篮兰艺翔鲢嚣强柚口h 喱 “_ 。一 一一：，一一。 曲r m o h i c st a b l e“i “i h口h f -um 冀 t h f m 1m3 7 , 1 31 m t 加“3 6拍 5l 整j i j “加1 1加1 葛 m l0 9l 皇 m 3mm 慨f l 8已l0 6 胁4 , 3拈4 5 5 , 3胁 o s 1 , 1 0 , 6 4 4 h n l雌 乳f 0 5 们吐t 7 萎 h i i “ & 7 & 5盯3 9 h i l i f0 3吐叮姐 h l h f岫m1 l h l 孙b 5略曲 h l 缸fn i叫“ h 1 5 nln ln i1 4 率 i ， 酣日_ 岫一一 4 ”f 曲电流和视在功率数据对比 l项目滤波舞投入前游波器投入后 1 8 6l电流a 1 2 4 0 i 有功功率_ w 1 2 6 j i 视在功率k v a 北京衄电 # t 程舰j ：论立强信电谭系境中谐波治理的研究 可见，滤波器的投入，使u p s 输入谐波分量降低到3 9 ，消除了谐波对电缆降容 的影响基本消除了u p s 对电源系统的谐波污染。且输入电流减小了2 9 a ，能有效降 低线路的电能损耗。 2 、开关电源 在一套中达m s c 5 5 0 0 系列1 9 0 0 a 开关电源和m s c 6 0 0 0 系列2 0 0 0 a 开关电源交流 输入屏前并联有源滤波器在此输入屏低配空开输出侧用f l u k e4 3 5 仪表测量有源滤波 嚣投入前和投入后的各个电能参数，得出以下对比数据 a ) 图形数据 项 滤波器投入前滤波器投入后 目 圈i 爱l 蕊# 蛐张i 豳 - 艟4 i”j e 4 女- 电 流 波 形 ： ：1 3 h 。：雠坤z ，矗糕群叨r 旷r 秘 rp “ 赫；f 。 霞团衄圈卿皿 _ ，* “ 、 ，7 y ，、 电 、 一j _ l | 1。， i h _ l j 压 l 1一 波 形 、 p 一 “ 。 一 “ ii 2 7 一 ，。l 。1l _ l 口， 弭i = 上i 。“。i | 自l 口 电压吨菰颂率 电压，电莒i c ，额率 蚋：”口-日_ l 3 1n廿ih 电 u p k s 5 5 e i 口3 晒如a 2 0 3 4 u 心s 船咕l 瓢蛇骝s , 2 4 6 , 9 z u 哦5 6 9 35 6 0 7扯 鼍 盯l 3f4 3l 舶且盯i + 4 5i 4 41 4 4瞳 5 0 0 0 6i t sn 囊 l 3hl 3 h 轰 a r 髓 i 明 1 7 51 皓3a 1 6 31 7 31 5 91 7 a p km 1 口 r 吨2 4 0劲2 3 7昭 盯1 圳1 7 31 5 5 札 盯i , 4 81 + 4 41 柏咀 据 i s ii t j 备l 、l ：一! 拇i 茹：e 。k 面： 辫；酱一l 1 * 冀k 曲 功率乖电能 功率和电能 f 口i 一0 口- l 3 ” 川3 趾3 7 73 钻l 咀4 3 5 4 3 8 3 3 5 5 1 1 口2 功 mmm1 1 44“m射 3 8 6 3 5 bi i f 2 塞 k l 嘲 i l l l i i l l l 3 ”腑4 6i 4 9i 5 l 柚 及 ”“0 0 $p fn 9 功 c dmi mid oc 商 i 加6 9 91 0 0 蛊 r 1 6 81 7 51 6 5r m j 日1 7 2i 因 l 3 l 3 u m 目4 m 1 3 u r e 越讨i p 4 2 5 茬i 1 4 数 ii i w i m 醢迸捌两朝要蜀霸嚣猫瞄锰簿 妊瞄鲴圈骶：j 骊- 程口叠e 谊龌 莆镀表格 昔漩表格 1日-m 谐 l3 1 1j h1 3 h t 舶“2 阳盯22 9 di 5m “7 2l n l f4 4z 51 94 7 j 口“0 2n l9 4 5 5 l 慨f幽酗2 3 , 71 e 6f i e f曲0 2 0 31 4 9 胁f1 1 ，l 韭1 2 8啪0 40 91 i2 3 1 嘲x f叫0 2“扑j“ 口g2 1 h l i t f 5 0 4 45 32h l l x fl d 0 31 l & 1 l h 1 3 3 34 14 94 lh l h f i l 0叫9 飘f 0 56 30 3踟h l 巍fn bo 40 4l i i i 西趔够瞄；越乱。“_ 3 蚪尉牌锚瞄_ - - m f 煳矗工越芷畔 m 谐波数据对比 c ) 电流和视在功率数据对比 项目 滤波器投入前 游波器投入盾 电流a 1 醯1 6 3 有功功率k w 1 0 9 视在功率k v a 北京邮电大学i 程硪论立通信电源 缝中谐波泊理的研究 可见滤波器的投入，使开关电源输入谐波分量降低到72 消除了谐波对电缆 降容的影响，基本消除了开关电源对电源系统的谐波污染。且输入电流减小了5 a ，能 有效降低线路的电能损耗。 在u p s 系统和开关电源系统低配空开侧测量的数据显示，有源滤波器投入前和投 入后对比，系统支路上总的有功功率反而有所增加( u p s 系统增加了3 3 k w ，开关电源 系统增加了0 8 k w ) 。但是整个电源系统的谐波电流减少了，电流有效值降低了，能耗 也相应减少了。为什么有功功率反而有所增加呢? 那是由于有源滤波器的投入，其本身 也是一个耗能设备。在支路上节省的能耗还是有源滤波器其本身消耗的大而引起的支路 总有功功率有所增加。 3 、变压器低压输出侧 一套2 0 c 0 k v a 低配系统，对其负荷中2 套6 脉冲整流2 5 0 k v a ( 1 + 1 ) u p s 系统进 行谐波治理( 即在每套u p s 输入屏前并联有潺滤波器) ，在其变压器输出母捧恻用f l u k e 4 3 5 仪表测量有潭滤波器投入前和投入后的各个电能参数得出以下对比数据 ) 图形数据 项 稚渡嚣投入曹滤涟器投入后 目 圈衄i 衄 s c c i s - 一i 口i d ? “”j 女o * ，m l 形 ii 哺嗍 #l 瑚岫叠盔鞠鼍- 愕 只捌曩露誊建岛箍肾炒节岬哆露 圄卿哪m 一m 口口 q ! o j 童 d 。 电 i i| ，一 压 渡 形 j ，| _。 蠼量曩脚睁孵懑编函秘 9 峄谭雨啭曩曩蚪瞄帮8 雌 电压，电流，鲠率电压吨流懒率 e 口d日d l 3 ih1 3 ih u r e l7 4 弛4 己嚣l 舯n 1 2 电 u 硪苴研0 _ l 5 7 1 7 跚0 5 n 1 3 u 吨辅“5 6 8 - 4 筠” 帖 罨 盯1 舶i 格l 如咀咩 l 施 l 粥l 咀 s 帅镕n “ 薹 l 3n l 3 h 蠢 r r 五1 4 7 5l d 嘶1 4 7 4l i f l r 群1 4 4 5l 皓i1 4 舵i i r 哦篦芘配加翻i1 9r m me i 旺15 i1 5 0i4 90 1 c f l “ i 4 4 f 4 4吐 据i ，一q7 一 - 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